光盘模具镜面超精密抛光研究

为了获得超光滑光盘模具镜面,选用金刚石磨料抛光光盘模具。分析了金刚石粒度、分散介质与抛光盘硬度等因素对表面质量的影响。试验结果表明:采用0.1μm粒度的油性金刚石抛光液,硬度为20.8 HV的抛光盘,在合适的抛光工艺条件下可获得表面粗糙度Ra=0.57 nm,平面度Pv达到0.56μm的超光滑镜面。     

纳米金刚石作为抛光材料的应用

抛光是金刚石应用的传统领域,即使在今天,抛光包括超精磨仍是仪表和机械制造工艺过程中的一个最重要环节。可是,常用的磨料颗粒尺寸均大于0．1μm（100nm）,已不能满足高级光学玻璃、晶体、宝石和金相表面的超高精度的表面加工。纳米金刚石兼具有金刚石和纳米颗粒的双重特性。纳米金刚石的易团聚性是严重影响其未能大量应用的重要原因。分散与分级技术是其能否实实在在服务于现代工业和科学技术的关键。初步研究结果表明,纳米金刚石应该是一种理想的超精抛光材料。本文对其发展现状,团聚与分散及其初步应用的效果等做了简要的阐述。     

单晶蓝宝石高效超精密加工技术研究

针对光电子器件、集成电路等应用领域对单晶蓝宝石高质量的表面需求,而单晶蓝宝石自身的硬度和良好的化学稳定性给抛光带来较大的困难。文章在分析、对比直接采用2μm金刚石磨料化学机械抛光蓝宝石基片效果的基础上,提出机械研磨与化学机械抛光相结合的工艺抛光蓝宝石。结果表明,采用10μm的碳化硼磨料机械研磨蓝宝石,材料去除率为8.03μm/h,表面粗糙度Ra由1.18μm迅速降至22.326 nm;采用粒径为2μm和0.5μm的金刚石磨料化学机械抛光蓝宝石晶片,有效的去除机械抛光带来的损伤,最后表面粗糙度Ra可达0.55 nm。此抛光工艺能满足蓝宝石晶体高效、超光滑、低损伤的抛光要求。     

环形磁流变抛光工具的加工性能研究

半球谐振子的加工效率是影响半球谐振陀螺仪应用的主要因素。在环形磁流变抛光方式的基础上,提出平面化类比的简化加工抛光器并探索其加工性能。通过单因素探索试验和正交试验研究磁感应强度、抛光器转速、加工间隙、金刚石粒径等因素对抛光性能的影响。结果表明:使用环形磁流变抛光器抛光熔石英,当磁场磁感应强度较强,抛光器转速350 r/min,加工间隙0.6 mm,金刚石粒径为0.5~1.0 μm时,石英材料去除率为191.2 nm/min,表面粗糙度R_a值为3.31 nm,抛光效果良好。      

寿山石的自动化拖拽抛光研究

针对寿山石表面手工抛光效率低、质量较差等问题,分析5种寿山石的造岩矿物、显微硬度、矿物颗粒大小和致密度等参数,优选不同种类的磨料用拖拽抛光机来对其自动抛光。结果表明:拖拽抛光技术可自动抛光寿山石,寿山石抛光后的表面质量良好。对含较多石英、硬度较大、矿物致密度适中的寿山石,用核桃壳加金刚石的磨料抛光,其表面粗糙度R_a为293和335 nm;对含大量云母、硬度较低、矿物致密度较小的寿山石,用玉米芯加氧化铝的磨料抛光,其表面粗糙度R_a为521 nm;对造岩矿物纯粹、硬度居中、矿物最致密的寿山石,用玉米芯加金刚石的磨料抛光,其表面粗糙度R_a为235和186 nm。      

基于交替碳源的微纳复合金刚石涂层拉拔模的制备及应用（英文）

基于交替碳源、采用两步法将微纳复合金刚石薄膜沉积在WC-6%Co硬质合金拉拔模的内孔基体上,其中甲烷和丙酮分别用于微米层和纳米层的沉积。此外,基于甲烷制备的单层微米金刚石和基于丙酮制备的单层纳米金刚石涂层模具分别作为对照组。金刚石涂层拉拔模具的附着力和磨损率采用内孔抛光设备进行检测。与单层金刚石涂层拉拔模具相比,复合金刚石涂层模具表现出更优异的综合性能,包括比单层纳米金刚石涂层模具更高的附着力和耐磨性,以及在相同时间抛光后比单层微米金刚石涂层(R_a=95.6 nm)模具更光滑的表面(R_a=65.3 nm)。与纳米涂层模具相比,复合金刚石涂层模具的寿命提升近20倍。     

CN200610114373．7一种纳米单晶金刚石及其制造方法

本发明提供一种能够用于高精度抛光加工的纳米单晶金刚石,例如,用于电脑硬盘的纹理加工等,其特征在于：该纳米单晶金刚石是将粒度大于纳米级的单晶金刚石颗粒通过球磨粉碎制成。本发明还提供一种上述纳米单晶金刚石的制造方法,包括以下步骤：步骤1,将粒度大于纳米级的单晶金刚石颗粒进行球磨粉碎,得到包含有纳米单晶金刚石的微粉;步骤2,对微粉进行酸碱处理,以分别去除金属、石墨和硅杂质;     

抛光垫及抛光液对固结磨料抛光氧化镓晶体的影响

氧化镓晶体具有高禁带宽度、耐高压、短吸收截止边等优点,是最具代表性的第四代半导体材料之一,具有广阔地应用前景。氧化镓晶体抛光过程易出现微裂纹、划痕等表面缺陷,难以实现高质量表面加工,无法满足相应器件的使用要求,且现有的氧化镓晶体抛光工艺复杂、效率低。固结磨料抛光技术具有磨粒分布及切深可控、磨粒利用率高等优点。采用固结磨料抛光氧化镓晶体,探究抛光垫基体硬度、磨料浓度和抛光液添加剂对被抛光材料去除率和表面质量的影响。结果表明:当抛光垫基体硬度适中为Ⅱ、金刚石磨粒浓度为100%、抛光液添加剂为草酸时,固结磨料抛光氧化镓晶体的材料去除率为68 nm/min,表面粗糙度S_a为3.17 nm。采用固结磨料抛光技术可以实现氧化镓晶体的高效高质量抛光。      

金属粉末增强机械抛光单晶金刚石

目的 研究具有催化活性的镍、钴金属粉末对单晶金刚石机械抛光的影响,以期获得低成本高效率的单晶金刚石抛光工艺。方法 以高温高压法（HPHT）制备的Ⅱa型单晶金刚石为样品,采用机械抛光的方法沿单晶金刚石（100）晶面的[100]晶向进行抛光,抛光介质分别为金刚石研磨膏、金刚石微粉、金刚石微粉与镍粉混合粉末、金刚石微粉与钴粉混合粉末。样品表面粗糙度通过原子力显微镜（AFM）进行测定,通过扫描电镜（SEM）及能谱仪（EDS）对样品表面形貌及元素成分进行分析表征。结果 金刚石微粉作研磨粉时,抛光速率最高,达到900 μm/h,但表面粗糙度相对较差,为4.15 nm;镍粉或钴粉与金刚石微粉的混合粉末作抛光介质时,可以实现单晶金刚石的高效抛光,其中以钴粉与金刚石微粉的混合粉末作为抛光介质时的抛光效果最佳,抛光速率为875 μm/h时,表面粗糙度为1.52 nm。结论 镍、钴金属粉末与金刚石微粉混合作为抛光粉料,可以实现单晶金刚石的高效率、高质量抛光。     

磨粒尺寸和基体硬度对固结磨料抛光YAG晶体的影响

钇铝石榴石(YAG)是一种应用广泛的硬脆难加工材料,其抛光过程工艺复杂、效率低。固结磨料抛光技术具有平坦化能力优、对工件形貌选择性高、磨料利用率高等优点。试验采用固结磨料抛光YAG晶体,研究固结磨料垫的基体硬度和金刚石磨粒尺寸对YAG晶体的材料去除率和表面质量的影响。结果表明:当基体硬度适中为Ⅱ、金刚石磨粒尺寸3～5 μm时,固结磨料抛光YAG晶体效果最优,其材料去除率为255 nm/min,表面粗糙度S_a值为1.79 nm。      

磨粒类型对K9玻璃剪切增稠抛光的影响

目的 采用剪切增稠抛光方法对K9玻璃进行抛光,以工件表面粗糙度Sa为评价指标,研究不同磨粒抛光液对K9玻璃的抛光效果。方法 采用金刚石、CeO2、Al2O3和SiO2等4种单一磨粒,以及金刚石+SiO2混合磨粒,制备了不同的剪切增稠抛光液,并测试其流变特性。以?20 mm K9玻璃圆片为工件,首先在相同磨粒浓度下,进行4种单一磨粒抛光液的抛光实验,观测在抛光时间不同时工件表面粗糙度Sa的变化情况,比较4种抛光液的抛光效果。然后,对比CeO2抛光液与金刚石+SiO2混合磨粒抛光液的抛光效果,并分析讨论混合磨粒抛光液的材料去除过程。结果 使用CeO2抛光液抛光35 min后,将工件的表面粗糙度Sa从(233.1±15.2)nm降至(1.6±0.2)nm;金刚石抛光液次之,在抛光55 min后工件的表面粗糙度Sa达到(1.86± 0.2)nm;Al2O3抛光液的效果相对最差。采用SiO2(质量分数10%)+金刚石(质量分数5%)抛光液,在抛光5 min后工件的表面粗糙度Sa比CeO2抛光液的低53.3%;在抛光35 min后,工件的表面粗糙度Sa从(230.7±10.5)nm降至(1.43±0.9)nm。在金刚石(质量分数5%)抛光液中添加不同浓度SiO2磨粒的抛光实验中发现,在抛光初始阶段,抛光效率随着SiO2磨粒浓度的增加而增大。结论 CeO2抛光液和SiO2(质量分数10%)+金刚石(质量分数5%)抛光液的抛光效果相对最优,后者在低表面质量时的抛光效率更高。     

稀土金属Ce抛光CVD金刚石膜的研究

研究了一种快速有效地抛光CVD金刚石厚膜的技术.该技术是利用化学活性很强的稀土金属铈(Ce)与金刚石(碳)的固相化学反应,在一定的工艺条件下对金刚石膜进行的快速有效的抛光.讨论了金刚石膜抛光效果的影响因素及初步探讨了固态稀土Ce抛光金刚石膜的抛光机理.此外,还对抛光前后的金刚石膜以及反应产物进行了Raman光谱和X射线衍射谱(XRD)分析,从而初步得到了该方法抛光金刚石的抛光机理.研究表明抛光速率和质量与抛光温度、时间和加载的压力有关;在680℃抛光2h就已出现抛光效果;经过700℃,2h,加载为1N抛光条件的处理后表面粗糙度(Ra)由原来的5.9762μm降低到2.0247μm;在750℃时获得了较高的抛光率,约35μm/h.     

基于ELID磨削WC-Co硬质合金表面机械研抛研究

本文采用ELID磨削和机械研磨抛光复合技术,对WC-Co硬质合金表面进行了超精密加工实验研究。首先采用ELID磨削对WC-Co硬质合金表面进行预加工,获得表面粗糙度Ra18 nm的精密加工表面。在此基础上对其进行机械研磨抛光加工,研抛盘转速设定为150～200 r/min,研抛压力控制在0.2～0.5 N/cm2范围;机械研抛时,首先采用含W1金刚石磨粒的研抛液,对ELID磨削后的表面进行加工100min左右,以达到快速去除的目的。再用含W0.5金刚石磨粒的研抛液,进行机械研抛约100 min,最后获得Ra4 nm的超精密表面。同时,针对机械研磨抛光过程,本文深入研究了磨料种类、粒度、抛光液溶剂、研抛压力、研抛加工时间等因素对加工表面粗糙度的影响。     

完整晶面金刚石的粒度极限研究

本文以SPD6×1200型六面顶压机为金刚石的合成设备,分别采用常规及特殊工艺进行金刚石的合成。为了表征不同粒度金刚石的形貌特征,本文利用光学显微镜及扫描电子显微镜对单晶形貌进行了观察。结果表明：常规粒度金刚石晶面平滑度基本不随粒度变化,超细颗粒金刚石在8～10μm以上具有与常规粒度金刚石相同的特点,而当粒度降至5μm以下时合成的金刚石不再具有完整的晶形,且随粒度降低晶形变差的趋势加剧,从而得出高温高压法合成的完整晶面金刚石的粒度极限在5μm左右的重要结论。我们认为这一现象的主要原因是由于碳原子或其团簇在金刚石表面上各点的沉积,时间先后不同,从而导致了某一时刻晶体表面各点的厚度不同,对5μm以下的超细颗粒金刚石来讲晶面上不同点的相对差别较大,宏观体现为晶面残缺。     

氮冷等离子体改性KDP晶体液膜接触潮解抛光

目的 利用氮冷等离子体改性KDP晶体表面,实现高质高效的液膜接触潮解抛光.方法 利用氮冷等离子体实时处理潮解抛光界面,实现微汽雾中的液滴在KDP晶体表面由液滴驻留向液膜接触转化,克服水在工件表面形成非均匀点状接触导致新"微凹坑"不断形成的不足.通过研究KDP晶体在含水介质中的材料去除特性,获得调控抛光介质性能的方法,并揭示氮冷等离子体对KDP晶体刻蚀规律的影响.通过研究KDP晶体在抛光界面上的摩擦特性和KDP晶体表面微观结构、拉曼光谱,以及氮冷等离子体对KDP晶体表面亲水改性的时效性,综合评估氮冷等离子体中的KDP晶体的抛光机理.结果 在抛光过程实验中,证明了氮冷等离子体改性KDP晶体潮解能够提高KDP晶体的表面质量.使用优化的放电参数,表面粗糙度(RMS)从18.4 nm下降至7.6 nm,PV值从109.9 nm下降至61.5 nm.材料去除率最低为10.14μm/min,最高达91.58μm/min.结论 利用氮冷等离子体,可快速、无损地将KDP晶体表面处理至超亲水状态,能有效去除液滴驻留产生的微凹坑,表面质量大幅提升,划痕明显减少,实现了液膜接触潮解抛光,为KDP晶体高质高效抛光提供新的思路.     

金刚石化学机械抛光研究现状

金刚石由于其独特的性质成为未来科技的重要材料,但较差的表面质量会影响其在高科技领域的应用,因此实现金刚石超精密加工是提高金刚石应用的关键。化学机械抛光(CMP)是集成电路中获得全局平坦化的一项重要工艺,能够实现金刚石的超精密加工。介绍了现有的金刚石加工方法和金刚石化学机械抛光的研究现状,并与其他的加工方法(机械抛光、摩擦化学抛光、热化学抛光等)进行了对比,其他加工方法存在加工后表面损伤严重、加工表面粗糙度无法满足需要等问题。金刚石的化学机械抛光工艺经历了由高温抛光向常温抛光的发展过程,该加工方法设备简单、成本低、抛光后的表面粗糙度(Ra)可以达到亚纳米级别。此外,金刚石的分子动力学模拟(MD)使人们从原子尺度对金刚石抛光过程中纳米粒子的相互作用和抛光机理有了深入了解。虽然金刚石化学机械抛光还存在着许多亟待解决的问题,但是其发展前景依旧十分乐观。     

烧结金刚石聚晶体的表面金属化

本文分析了烧结金刚石聚晶体的表面形貌,它是由不同粒度(5～50μm)的金刚石、少量金属粘结剂及反应生成的碳化物组成,表面很粗糙。作者运用所发明的“金刚石表面金属化技术”,结合聚晶体表面特征、研制成功与聚晶体表面有界面反应、结合紧密的金属化表层,层厚3～10μm。该层有良好的可焊性,可以施加常规的锡焊、银焊和铜焊,并与一般金属粉末有良好的烧结性。     

A向蓝宝石化学机械抛光研究

以纳米氧化铝为磨料对A向蓝宝石进行化学机械抛光,实验中考察了磨料浓度、磨料粒径、抛光时间、抛光压力以及NH₄F浓度等因素对A向蓝宝石的材料去除速率和表面粗糙度的影响。利用原子力显微镜（AFM）检测抛光后A向蓝宝石的表面粗糙度,系统分析抛光过程中各影响因素,优化实验条件,结果表明:当抛光液中磨料质量分数为1%、磨料粒度尺寸为50nm、抛光时间为40 min、抛光压力为16.39 kPa、NH₄F质量分数为0.6%、pH=4.0时,抛光后材料去除速率（MRR）为18.2 nm/min,表面粗糙度值R_a 22.3 nm,抛光效果最好。      

纳米金刚石抛光液制备及应用

随着光电信息产业的迅猛发展,纳米金刚石抛光液成为了超精密抛光领域的研究热点.本文首先总结了国内外专家、学者关于纳米金刚石微粉在水性和油性介质中的分散方面的一些研究工作,对微粉在介质中的分散、稳定机理进行了初步的探讨;并对纳米金刚石抛光液的制备以及抛光液在半导体硅片、计算机硬盘基片、计算机磁头、光纤连接器以及其它材料的表面超精密抛光应用进行了综述.水基纳米金刚石抛光液可能是未来抛光液的发展方向.     

复合镀用纳米金刚石悬浮液制备和复合镀铬研究

通过对市售纳米金刚石进行适当的机械化学改性、分散及分级,制得了复合镀用纳米金刚石悬浮液,悬浮液粒度分布在150nm以内,浓度可调,长期保持稳定,不含污染镀液成分;研究了标准镀铬液和添加表面活性剂镀铬液中的复合镀情况,测试了镀层的显微硬度和表面形貌,结果表明,标准镀液中加入纳米金刚石镀层,显微硬度反而降低,添加表面活性剂,镀液中的复合镀层显微硬度有较大提高,晶粒明显细化.